하공 스토어

하공

개인인증

팔로워0 팔로우

소개

등록된 소개글이 없습니다.

전문분야 공학/기술

판매자 정보

학교정보

입력된 정보가 없습니다.

직장정보

입력된 정보가 없습니다.

자격증

입력된 정보가 없습니다.

판매지수

판매중 자료수

18개
전체 판매량

726개
최근 3개월 판매량

0개
자료후기 점수

평균A
자료문의 응답률

-

전체자료 18개

판매자 표지

삼성전자 파운드리사업부 공정기술 합격 자소서

삼성전자 파운드리사업부 공정기술합격 자소서삼성전자를 지원한 이유와 입사 후 회사에서 이루고 싶은 꿈을 기술하십시오.“삼성전자의 도전 정신이 투영된 분석 인턴”삼성전자는 반도체 시장의 불황 속에서 GAA 3나노 공정의 테스트 웨이퍼 투입을 늘려 기술력을 강화해 60% 이상의 수율 확보에 성공했습니다. 위기를 기회로 전환시켜 도전한 삼성전자의 행보에서 저의 파이썬 자동화 코드 구현에 성공한 경험이 의탁되어 보였습니다. 인턴 기간 중 공정 변수들의 요약 통계량이 자동 산출되는 로직을 구현하는 업무를 맡았으나 어렵고 도전적인 일이었습니다. 그러나 될 때까지 한다는 마인드로 다양한 로직들을 짜보고, 에러 코드를 스스로 수정해보는 과정을 거치며 자동화 코드 구현에 성공했습니다. 어려운 업무에 도전해 성공해내는 과정에서 스스로 발전하고 있다는 느낌을 받았고, 이는 성장의 기쁨과 큰 성취감으로 이어졌습니다. 이를 통해 “도전을 통한 성장”을 모토로 삼은 저는 삼성전자의 핵심가치 중 ‘최고지향’과 부합하다 느껴 지원하였습니다.저는 포토 공정 전문가로서 오버디벨롭와 같은 불량 이슈를 해결하는 삼성 엔지니어로 성장하고 싶습니다. 이를 위해 포토 공정 실습에서 PEB을 통해 불량을 해결한 경험을 쌓았으며 인턴 과정에서 파이썬 분석 능력을 함양했습니다. 이때 방대한 공정 데이터를 가공하고 수율에 영향을 미치는 공정변수를 도출한 경험이 있습니다. 저의 통계적 분석 능력과 반도체 공정 지식을 활용하여 2나노 공정의 고수율까지 확보하는 데 기여하고 싶습니다.본인의 성장과정을 간략히 기술하되 현재의 자신에게 가장 큰 영향을 끼친 사건, 인물 등을 포함하여 기술하시기 바랍니다. (※작품속 가상인물도 가능)“소통으로 이뤄낸 공정 레시피 업데이트”저는 SK계열 소재회사 인턴 기간동안 원활한 의사소통을 통해 타인과의 협력해 유연하게 문제를 해결하는 능력을 키우며 성장했습니다. 특히 생산 기술팀과 밀접한 협력을 통해 실란 공정 TCS에 대한 CTP를 도출한 경험은 소통 능력을 길러준 계기가 되었습니다.처음에는 생산 기술팀으로부터 공정 데이터를 받아 업무를 혼자 진행했으나, 문제가 발생했습니다. 회의에서 데이터의 오류를 뒤늦게 발견했고, 데이터 분석 재진행 요청을 받았습니다. 이 문제는 데이터의 특성에 대한 충분한 정보 공유 부족으로 인해 발생한 것이었습니다. 이를 통해 협력과 의사소통의 중요성을 깨닫고 업무 방식을 개선했습니다. 이후, 데이터의 전처리가 완료되면 생산 기술팀에게 결과를 우선 보고해 이상 여부를 확인했습니다. 또한, 주 1회 출장을 가서 중간 보고 및 논의 시간을 가졌습니다. 생산 기술팀과 공정 관련 정보를 실시간으로 공유하는 과정에서 정상적인 TCS 전환율은 20% 이상이라는 정보를 얻게 되었고, 이 사실에 초점을 두고 분류 모델을 적합할 것을 제안하여 시도해보았습니다.그 결과, 반응기 압력이 21 이상일 때 TCS 전환율이 20% 이상으로 분류되는 모델을 성공적으로 구축했습니다. 혼자선 해내기 어려운 프로젝트였으나 생산 기술팀과 함께 분석 방향과 결과에 대해 의견을 나누는 과정 덕분에 공정 레시피를 개선할 수 있었습니다. 이 경험으로 협력과 의사소통을 통해 공동의 목표를 달성하는 능력을 함양했습니다.“유의차를 줄이는 정확한 업무 수행”학부연구생으로서 전기변색소자 재료인 WO3에 Ni를 혼합하여 전기적 특성을 개선하는 실험을 통해 정확한 변수 제어의 중요성을 인식하고 업무를 수행하는 자세를 갖추게 됐습니다. WO3 변색소자에 금속 원료인 Ni을 혼합한다면 전기전도도가 향상될 거라는 가설을 바탕으로 실험을 진행했습니다. 초기에는 전기전도도의 향상을 위해 Ni 함량을 높게 설정하여 소자를 제작했지만, 기존 WO3소자와 전하 용량의 차이가 나지 않았습니다.이는 임의의 비율로 혼합한 결과라는 판단 하에 25:75, 50:50, 75:25 비율의 혼합물을 제작하고 CV를 측정하여 최적의 전하 용량을 선정하는 과정을 거쳤습니다. 정확한 실험 결과를 얻기 위해서 여러 ITO 기판을 동일한 크기로 자르고 시료의 무게, DI Water 양 등을 정확히계량하기 위해 노력했습니다. 또한, 전해질에 담긴 ITO 면적에서 유의 차가 발생하지 않도록 신경썼습니다. 증착 레시피를 변경하며 변수를 정확히 통제하여 30개 이상의 소자를 제작하고 성능을 측정해본 결과, 50:50 비율에서 기존 WO3 대비 2배 정도로 높은 전류 밀도를 가지는 소자를 성공적으로 개발하였습니다. 또한, 착색 효율은 46.6에서 68.5 cm2/C로 21.9%p 가량 증가에 성공했습니다. 소자 성능을 개선하는 과정에서 모든 단계를 정확히 수행해내는 자세를 확립하였으며, 이는 공정 엔지니어로서의 업무 수행에 필수적인 자세라 생각합니다.최근 사회이슈 중 중요하다고 생각되는 한가지를 선택하고 이에 관한 자신의 견해를 기술해 주시기 바랍니다."개인, 기업, 국가의 삼 박자로 이룰 ESG 실천"올 여름 폭염을 경험하며 지구온난화의 심각성을 여실히 느낄 수 있었습니다. 이러한 환경 문제는 환경 자체에만 국한되지 않고 경제 및 사회적 측면에도 영향을 미치는 복합적인 문제임을 명심해야 합니다. 우리는 이 문제에 대해 적극적으로 대응해야 합니다. 개인은 환경 문제에 대한 인식을 높이고 에너지 소비를 줄이는 등의 노력을 기울여야 하며 기업들의 ESG경영은 보편화되어야 한다고 생각합니다.삼성전자는 ESG 경영의 모범사례를 보여주고 있습니다. 탄소포집 연구소를 설립하여 탄소 저장 및 재활용 기술을 개발하고 있으며, 문서를 통한 업무 지양과 페이퍼리스 캠페인을 통해 환경 친화적인 비즈니스 모델을 추구하고 있습니다. 저 또한 인턴 중 회사에서 실행한 탄소중립 활동 캠페인에 참여해 개인 텀블러 사용, 잔반 제로 등의 활동을 인증하며 ESG 실천에 기여했습니다. 이처럼 제가 삼성전자에 입사한다면, 사내 ESG 활동을 적극적으로 수행할 것입니다.하지만 ESG 역량과 기업의 수익성은 반비례하는 관계로, 실질적으로 국내 모든 기업이 ESG경영을 실천하기 어려운 상황입니다. 이를 극복하기 위해선 국가적 차원과 기업적 차원의 대책 수립이 필수적입니다. 우선 국가적 차원에서 ESG 경영에 대응할 인력 확보를 위한 교육 프로그램을 활성화해야 한다고 생각합니다. 실제 기업 내 ESG 관련 업무를 담당하는 직원의 비중은 50% 이하로 ESG 경영에 대한 이해도를 높이고 전문 인력을 양성하는 것이 필요합니다. 뿐만 아니라, 기업들은 친환경 관련 시설과 장비에 대한 투자를 확대하여 탄소 배출 절감을 위한 노력을 기울여야 합니다. 이는 국내 탄소 배출량을 감소하는 데 기여할 수 있다고 생각합니다. 기업과 국가에서 ESG 경영 및 투자를 적극적으로 활성화한다면 환경 문제를 해결하는데 한 발짝 더 가까워질 것이라 믿습니다.

취업| 2024.03.06| 4페이지| 3,000원| 조회(241)

삼성전자

미리보기

닫기
염료감응형태양전지(DSSC)

DSSC 염료감응형 태양전지 예비.결과 레포트1) 태양전지의 소개이번 실험에서 공부할 내용은 3세대 태양전지인 염료감응형 태양전지이다.태양전지는 1세대부터 3세대까지 있는데 1세대 태양전지는 실리콘, 2세대 태양전지는 화합물 반도체, 3세대 태양전지는 염료감응형 태양전지이다.2) DSSC의 장점염료감응형 태양전지의 장점은 다양한 색깔을 구현할 수 있다는 점이다. 또한, 반투명한 형태의 특성을 가지고 있다. 염료감응형 태양전지의 큰 장점은 약한 광에서도 태양광발전을 할 수 있다. 비가 오는 날처럼 빛이 약한 때에도 6시간 이상 가동된다. 염료감응형 태양전지는 실리콘보다 낮은 효율을 보이지만 전체 사용량을 따져본다면 큰 차이가 없다. 추가적으로 실리콘은 원자재가 비싸지만 염료감응형 태양전지는 별로 비싸지 않아 자본적 제약이 없다는 장점이 있다.3) DSSC의 시초염료감응형 태양전지는 1969년에 시작됐다고 보이지만 실제로는 1977년, matsummuura덕에 처음 시작하게 됐다. 이에 더해 대표적으로 스위스 gratzel이 1991년에 논문쓰면서 상용화 가능성에 대한 검증을 하게 된다.4) DSSC의 구조구성으로는 FTO라고 하는 플로린이 도핑된 핀옥사이드를 쓴다. 일반적으로는 ITO를 쓰지만 450도 올려야하는 상황에 ITO는 300도 이상에서 버티지 못하기 때문에 500도 정도 버틸 수 있는 투명전극 FTO를 쓴다. 투명전극에 15-20nm정도의 Tio2가 붙어있는데, 이는 분필같은 특성을 가지고 있다. 그래서 색깔이 있는 염료들을 Tio2에 염착시킬 수 있는 것이다. FTO투명전극 위에 Tio2가 올라가 있는데 투명전극을 쓰는 이유는 빛이 들어가야하기 때문이다. 여기에 격벽을 세워 상대 전극으로 FTO전극을 만들어낸다. 왜냐하면 연결이 되어야 전극이 흐르기 때문이다. FTO에는 PT전극이 발려있고 들어온 전자들을 밀려주는 역할을 한다. 격벽이 있어 빈 공간이 생기는데, 여기서 빈 공간은 전해질로 채워준다. 그래서 전자가 발생하면 외부로 흘러나와 내벽을 통해엔 PT전극이 있고 외부엔 회로가 연결되어 있다.태양전지의 매커니즘으로 염료 dye에 빛이 들어가면 염료의 호모 에너지준위가 여기되어서 루모로 천이된다. 여기된 전자들은 쉽게 빈 CB로 들어갈 수 있다. 염료로 주입된 전자가 표면을 타고 흘러 FTO까지 도달하고 외부 회로를 따라 일을 한다. 그리고 백금 전극을 통해 전자가 들어와서 빠진 빈 곳을 다시 채우게 된다. 이때 전자가 Tio2로 넘어가는 속도는 엄청 빠르지만 tio2 위에서 넘어가는 속도는 매우 느리다. 이 과정에서 Tio2에 불순물이 있으면 전자들이 trap될 수도 있고 전자가 전해질로 빠지는 경우, 호모 레벨로 빠지는 경우가 있다. 이 세가지 경우를 recombination이라 한다. 이 세 가지 이유로 전자의 롭스가 발생한다. 이를 어떻게 최소화하는가가 염료태양전지의 효율을 올리는 중요한 부분이 된다.빛을 쪼였을 때 만나는 값은 VOC, ISC라고 한다. 효율은 이 둘을 곱하면 태양전지가 일을 할 수 있는 양을 계산할 수 있다. 하지만 그래프상으로 구하기 때문에 실제보다 더 많은 값을 구하게 된다. 염료감응형 태양전지의 이상적인 변환효율을 생각해보자. VOC가 결정되는 것은 tio2 CV로부터 전해질이 산화하는 포텐셜에 의해 결정된다. 에너지는 파장에 반비례해 에너지가 작으면 파장이 커지는 것을 의미한다. 결국, 밴드갭을 작게 만드는 것은 넓은 파장까지 광을 흡수할 수 있다는 뜻이다. 그래서 0.9ev의 밴드갭을 가지는 연료를 사용하는 것이 가장 좋은데 이를 가지고 I값을 구하면 49정도가 나온다. 이것을 커런트값과 Fill factor랑 곱하면 효율이 36퍼가 되는데 이것이 이론적인 염료감응형 태양전지의 한계변환효율이 되는 것이다. 하지만 실제로는 커런트값은 25, Voc는 0.9, Fill factor는 0.8로 잡는 것이 18%의 효율로 실제 가까운 변환효율이 된다. 그래서 이론적으로 Voc는 0.9가 최대인데 실제로 0.7정도 나온다. 이는 어떤 염료를 쓰는가에 결정되는 커런트값을 발전시 제작 공정이를 만드는 방법은 글레스를 잘 씻고 Tio2를 묻히고 밀어줘 도포해주고 테이프를 걷어둔 뒤, Tio2를 450도로 30분 정도 가열한다. 이후 염료 용액에 담궈주면, 분필과 같은 특성때문에 염료가 Tio2쪽으로 염색된다. 반대쪽 상대 전극은 액체 넣어야해서 구멍 2개 뚫는다. 두 개를 뚫어야 공기가 빠져나가 액체를 넣을 수 있기 때문이다. 여기에 백금을 코팅하고 surlyne라는 고분자 필름을 옆에 발라주면 이가 격벽이 된다. 내부공간은 비워둔 후, 염료를 염색시킨 것을 격벽으로 덮어준다.6) 염료감응형 태양전지 연구 개발 동향이의 연구 동향은 대표적으로 Arakawa그룹과 함께 sharp랑 fujikura에서 염료감응형 태양전지를 상용화하기 위해 수많은 연구를 하고 있다.7) 요약염료감응형 태양전지의 원리는 염료에 광을 쪼이면 호모에 있던 전자가 루모로 여기된다.tio2의 CB로 전자를 넘기면 CB를 타고 tio2를 건너간다. 외부 회로를 통해서 반대쪽 PT전극으로 가서 산화포텐셜을 가진 전해질로 전자를 넘긴다. 이 전자가 전해질의 빈곳을 다시 채워준다. 이런식으로 전자가 이동한다. 전자가 트랩되는 경우, 호모 레벨로 빠지는 경우, 전해질쪽으로 빠지는 경우를 줄여주어야 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, Tio2를 용매로 감싸서 전자들이 용매쪽으로 못 빠지게 하는 등의 노력도 보일 수 있다.8) 산화티탄의 구조 및 크기에 따른 전자의 확산계수tio2는 결정상이 크게 Anatase랑 rutile가 있다. Anatase의 cubic 형태와 rod-like 형태를 가지는 것이 전자의 확산계수가 가장 크다. 확산계수가 크다는 것은 전자가 잘 흘러간다는 것을 의미한다. 이의 사이즈를 컨트롤하는 데는 15-20nm가 가장 좋은 사이즈이다. 온도는 400도 정도가 Anatase를 구현하기 좋다. 온도가 800도까지 올라가면 rutile이 생성되기 좋기 때문에 Anatase를 구현하려면 400-500도가 제일 좋음을 그래프를 통해 알 수 있었다.+Ru라는 염료가 빛을 폭 넓게 쓸 수 있다.9) 추론DSSC의 효율 향상을 위해선 어떤 부분이 중요하고 어떠한 방법으로 효율을 극대화 시킬수 있을까?태양전지의 매커니즘 부분 중, 전자가 Tio2로 넘어가는 속도는 엄청 빠르지만 tio2 위에서 넘어가는 속도는 매우 느린데 이 과정에서 Tio2에 불순물이 있으면 전자들이 trap될 수도 있고 전자가 전해질로 빠지는 경우, 호모 레벨로 빠지는 경우가 있다. 이 세 가지 경우를 recombination이라 하는데 recombination로 인해 전자의 롭스가 발생한다. 전자의 롭스가 발생하여 DSSC의 효율이 떨어지게 되는 것이다. 즉 DSSC의 효율 향상을 위해선 recombination를 최소화해야 한다. 이에 더해 Tio2를 용매로 감싸서 전자들이 용매 쪽으로 못 빠지게 한다면 DSSC의 효율을 향상시킬 수 있다고 본다.10) 논의 및 고찰이번 실험은 태양염료감응전지를 만드는 실험을 하였다. FTO glass를 아래에 두고 3M tape를 직사각형으로 붙여둔 후 중간에만 비워둬 그 공간에TiO _{2}를 바를 수 있게 한다. 여기서 조심해야할 점을 FTO glass의 앞,뒷면을 구별해서TiO _{2}를 발라야한다. 육안으로는 구별할 수 없어 실험기구를 이용해 전기가 통하는 지 확인해주었다. 전기가 통하는 면을 앞면으로 두워 3개의 FTO glass에TiO _{2}를 발랐다. 나머지 3개의 FTO glass는 윗면만 tape를 붙여둔 후 PT를 발라주었다.TiO _{2}를 바를 때는 얇게 한번만에 발라줘야했고 PT는 잘 발릴 수 있도록 두 번정도 덧발랐다. 이 과정을 실험때 하였고 조교님께서TiO _{2}를 가열해주시고 염료 용액에 담궈 염료가TiO _{2}에 염색되도록 진행하였다. 이후 염색된TiO _{2}판과 백금판을 붙이기 위해 surlyne라는 고분자 필름을 옆에 발라주어 격벽을 만들었다. surlyne은 전해질이 누액되지 않도록 막아주는 역할을 한다. 두 판을 붙일 때 가장자리에 빈 공간이 많이 남되, 염료랑 surl팅해준 이유는 은을 통해 전기전도성를 높이기 위함이다. 이렇게 완성된 염료감응 태양전지에 전해질을 채워준 후 효율을 측정해보았다.( 옆부분을 글루건을 이용해 막아주어야 한다. ) 이때 전해질을 넣을 때, surlyne 밖으로 전해질이 샐 수 있는데 실험 과정에서 잘 제작했기 때문에 전해질을 제대로 채울 수 있었다. 이를 의 기구를 이용해 효율을 측정했다. 효율은 단략전류밀도(JSC) x 개방전압 (VOC) x Fill factor (FF) 식을 통해 순서대로 4.17, 3.25, 4.32가 나왔다. 셋 중 4.32의 효율이 가장 높게 나왔고 3.24의 효율이 가장 낮게 나왔다. DSSC의 효율이 이렇게 나왔는데 이 효율을 어떻게 하면 극대화시킬 수 있을지 생각해보았다. 우선 첫 번째로 효율은 단략전류밀도(JSC) x 개방전압 (VOC) x Fill factor (FF)를 통해 도출되는 것이기 때문에 단략전류밀도(JSC), 개방전압(VOC), Fill factor(FF) 값을 증가시킨다면 효율이 커지지 않을까 추측해봤다. 혹은 매커니즘을 통해 생각해볼 수도 있다. 태양전지의 매커니즘 부분 중, 전자가 Tio2로 넘어가는 속도는 엄청 빠르지만 tio2 위에서 넘어가는 속도는 매우 느린데 이 과정에서 Tio2에 불순물이 있으면 전자들이 trap될 수도 있고 전자가 전해질로 빠지는 경우, 호모 레벨로 빠지는 경우가 있다. 이 세 가지 경우를 recombination이라 하는데 recombination로 인해 전자의 롭스가 발생한다. 전자의 롭스가 발생하여 DSSC의 효율이 떨어지게 되는 것이다. 즉 DSSC의 효율 향상을 위해선 recombination를 최소화해야 한다. 이에 더해 Tio2를 용매로 감싸서 전자들이 용매 쪽으로 못 빠지게 한다면 DSSC의 효율을 향상시킬 수 있다고 본다. 따로 조사해본 바에 의하면 유입된 태양광이 구멍 안에서 반사되거나 흡수되는 등 박막 내 유지시간이 증가하면서 흡착된 염료에 전자가 더 많이 발생하게 된다면 발전효율을 최대 10%까 후

공학/기술| 2022.01.14| 3페이지| 1,000원| 조회(715)

화공실험, 화공기초실험, 태양전지, 배터리, DSSC, 염료감응형태양전지, 태양전지..

미리보기

닫기
반응공학 결과레포트

화학공학실험(2) 반응공학 결과레포트에너지화공전공1. 실험 목적균일상 액상 반응의 속도식 고찰- 비가역 반응과 가역반응 고찰 및 반응차수- 속도상수의 온도의존성- 속도식을 이용한 반응기 설계 : 회분반응기, 플러그흐름반응기(PFR), 혼합흐름반응기(MFR)[실험장치 셋업]2. 실험 방법1. 반응물(A) 주입 (into reactor)2. 온도조절 (중탕온도 조절)3. 반응물(B) 주입 (into reactor),반응시작 시간4. 시료채취 (반응시작 후 2-3분 간격,5mL씩)5. 농도분석[시료의 채취]1. 최초 15분 동안은 2-3분 간격으로 시료 채취(5mL)2. 총 시료채취 시간 :실온(약 40분 동안),30oC이상 (약 20분 동안)3. 채취된 시료는 30mL바이알 병에 옮김 (바이알 병에 미리 0.05 M HCl 5 mL씩 담아 둠)4. 시료를 염산용액(바이알병)에 넣는 순간 반응은 정지됨 (이때 바이알 병 내 시료부터 10mL)5. 바이알병에 페놀프탈레인 지시약 두 방울 정도 첨가6. 바이알 병의 시료를 삼각플라스크에 옮겨 담고, 0.05MNaOH로 적정(종말점 :엷은 핑크빛)1. 남아 있는 0.05M HCl에 대응하는 0.05 M NaOH의 적정량 측정(V3)2. 농도계산C _{A} = {(V _{2} -V _{3} ) TIMES C _{A0}} over {V _{2}}3. 실험 결과 : 그래프가 직선이면 1차 반응- 1차 비가역 식- y축 :ln {C _{AO}} over {C _{A}}, x축 : t(min) /C _{Ao}=0.05 : 그래프가 직선이면 2차 반응- 2차 비가역 식- y축 :{1} over {C _{A}}, x축 : t(min)1)t(min)*************035C _{A}0.050.0130.0110.0090.0070.0060.0050.0030.0010.001ln( {C _{Ao}} over {C _{A}} )01.3471.5411.7151.9662.122.3032.8133.9123.912{1} over {C _{A}}-r {C _{Ao}}1) 25℃t(min)*************035X _{A}00.740.780.820.860.880.90.940.980.98-ln(1- {X _{A}} over {X _{Ae}} )01.4071.5891.8122.12.2822.5053.198계산불가계산불가추세선 기울기 : 0.0602 =k _{1} /X _{Ae} =k _{1}/0.98∴k _{1} = 0.0589 ,{k _{1}} over {k _{2}} = {X _{Ae}} over {1-X _{Ae}},k _{2}=k _{1} TIMES {(1-0.98)} over {0.98}= 1.202*10^-3t(min)*************035X _{A}00.740.780.820.860.880.90.940.980.98ln {X ^{Ae} -(2X _{Ae} -1)X _{A}} over {X _{Ae} -X _{A}}00.1160.1450.1860.2520.3010.3710.663계산불가계산불가추세선 기울기 : 0.0094 =2k _{1} ( {1} over {X _{Ae}} -1)C _{Ao} =2k _{1} ( {1} over {0.98} -1) TIMES 0.05∴k _{1}=4.606,{k _{1}} over {k _{2}} = {X _{Ae} ^{2}} over {(1-X _{Ae} ) ^{2}}이므로k _{2} =k _{1} TIMES {(1-0.98) ^{2}} over {0.98 ^{2}}= 1.918*10^-32) 30℃t(min)*************035X _{A}00.80.840.860.90.940.960.980.980.98-ln(1- {X _{A}} over {X _{Ae}} )01.711.972.122.533.223.91계산불가계산불가계산불가추세선 기울기 : 0.1693 =k _{1} /X _{Ae} =k _{1}/0.98∴k _{1} = 0.166 ,{k _{1}} over {k _{2}} = {X _{Ae}} over {1-X _{Ae}}이므로k _{2}=k 2822.5053.1983.891계산불가계산불가계산불가추세선 기울기 : 0.6697 =k _{1} /X _{Ae} =k _{1}/0.7∴k _{1} = 0.4687 ,{k _{1}} over {k _{2}} = {X _{Ae}} over {1-X _{Ae}}이므로k _{2}=k _{1} TIMES {(1-0.98)} over {0.98}= 0.00956t(min)*************0X _{A}00.840.880.90.940.960.980.980.98ln {X ^{Ae} -(2X _{Ae} -1)X _{A}} over {X _{Ae} -X _{A}}00.2150.3020.3710.6621.071계산불가계산불가계산불가추세선 기울기 : 0.0441 =2k _{1} ( {1} over {X _{Ae}} -1)C _{Ao}=2k _{1} ( {1} over {0.98} -1) TIMES 0.05∴k _{1}=21.609,{k _{1}} over {k _{2}} = {X _{Ae} ^{2}} over {(1-X _{Ae} ) ^{2}}이므로k _{2} =k _{1} TIMES {(1-0.98) ^{2}} over {0.98 ^{2}}=0.009R ^{2}T(℃)1차 비가역2차 비가역1차 가역2차 가역25℃0.91750.7788-0.764-0.2330℃0.87250.91540.90650.020540℃0.91960.88790.794250℃0.89640.191각 온도에서 아레니우스 식을 이용하여 1차 비가역/가역, 2차 비가역/가역 반응의 그래프그린 후, k값과 E값 도출반응온도 25℃반응온도 30℃반응온도 40℃반응온도 50℃tC _{A}tC _{A}tC _{A}tC _{A}00.0500.0500.0500.0530.01330.0130.0130.00860.01160.00860.00960.00690.00990.00790.00790.005120.007120.005120.005120.003150.006150.003150.004150.002200.005200.002200.00243 TIMES 10 ^{11}기울기 =- {E} over {R} =- {E} over {8.314J/mol BULLET K} =-7109E= 59107J/molBULLET Klnk _{1} =lnk _{10} - {E _{1}} over {RT},lnk _{2} =lnk _{20} - {E _{2}} over {RT}* 1차 가역반응1차 가역반응 속도상수T(K)1/Tk _{1}lnk _{1}k _{2}lnk _{2}298.153.354016‥TIMES 10 ^{-3}APPROX 3.354x10 ^{-3}0.0589-2.83190.0012-6.725303.153.298697‥TIMES 10 ^{-3}APPROX 3.299x10 ^{-3}0.166-1.79570.0034-5.684313.153.193357‥TIMES 10 ^{-3}APPROX 3.193x10 ^{-3}0.483-0.72770.00985-4.6202323.153.094538‥TIMES 10 ^{-3}APPROX 3.095x10 ^{-3}0.4687-0.75770.00956-4.6501(k1) y절편 =lnk _{10} = 24.091,k _{10} =e ^{24.091} =29012714450 기울기 =- {E _{1}} over {R} =- {E _{1}} over {8.314J/mol BULLET K} =-7918.9E _{1}= 65837.7J/molBULLET K(k2) y절편 =lnk _{20} = 20.185,k _{20} =e ^{20.185} =583759709.6 기울기 =- {E _{2}} over {R} =- {E _{2}} over {8.314J/mol BULLET K} =-7914.3E _{2}=65799.4J/molBULLET K* 2차 가역반응2차 가역반응 속도상수T(K)1/Tk _{1}lnk _{1}k _{2}lnk _{2}298.153.354016TIMES 10 ^{-3}‥APPROX 3.354TIMES 10 ^{-3}4.6061.5270.001918-6.256303er {C _{A}}, x축이 시간 t(min)이다. 1차 비가역반응식과 2차 비가역반응식을 그래프로 나타내었을 때 직선으로 나타나는 그래프가 해당되는 차수의 반응이 된다. 가역 반응은 적분해석법으로 사용할 때는 농도를 통해 전화율을 먼저 구해줘야 한다. 전화율X _{A} = {C _{Ao} -C _{A}} over {C _{Ao}}, 평형전화율은X _{Ae} = {C _{Ao} -C _{Ae}} over {C _{Ao}},C _{Ae}값을 대입하여 계산한다. 우선 1차 가역반응은 적분을 하면-ln(1- {X _{A}} over {X _{Ae}} )=-ln {C _{A} -C _{Ae}} over {C _{Ao} -C _{Ae}} = {1} over {X _{Ae}} k _{1} t 이므로 그래프로 나타내면 y축이-ln(1- {X _{A}} over {X _{Ae}} ), x축이 시간 t(min) 가 된다. 그리고 2차 가역반응을 적분하면ln {X ^{Ae} -(2X _{Ae} -1)X _{A}} over {X _{Ae} -X _{A}} =2k _{1} ( {1} over {X _{Ae}} -1)C _{Ao} t 이므로 y축이ln {X ^{Ae} -(2X _{Ae} -1)X _{A}} over {X _{Ae} -X _{A}}, x축이 시간 t(min)이다. 그래프의 기울기를 통해 k1의 값을 구할 수 있는데 1차 가역 반응의 k1은 추세선 기울기=k _{1} /X _{Ae} 식을 통해, 1차 가역 반응의 k2는{k _{1}} over {k _{2}} = {X _{Ae}} over {1-X _{Ae}}을 통해 구할 수 있다. 2차 가역 반응의 k1은 추세선 기울기=2k _{1} ( {1} over {X _{Ae}} -1)C _{Ao} 식을 통해 , 2차 가역반응의 k2는{k _{1}} over {k _{2}} = {X _{Ae} ^{2}} over {(1-X _{Ae} ) ^{2}}를 통해 구할 수 있다. 이렇게 구한 속도상수를 이용해서 그래프를 그려 빈도인자와.

공학/기술| 2021.12.28| 13페이지| 1,500원| 조회(215)

화학공학실험, 화공실험, 반응공학, 속도상수, 화공기초실험, 반응공학실험, 가역반응, 비가역반응

미리보기

닫기
실리콘 태양전지 결과레포트

Si 태양전지 결과 레포트실험 일자:2021-05-13제출 일자:2021-06-091. 실험목적Si 태양전지의 작동 원리를 이해하고 효율을 증가시키는 방법을 고안한다. 그래프를 통해 효율, FF, Voc, Isc 값을 직접 구해본다.2. 이론 및 실험방법실리콘 태양전지의 정의실리콘 wafer를 사용하여 태양 에너지를 전기 에너지로 전환하는 장치이다. 소재에 따라?태양 전지는 실리콘계와?화합물 반도체?태양 전지로 분류할 수 있다. 이는 다시 소재의 형태에 따라 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 분류된다.실리콘 태양 전지의 장점과 용도실리콘 태양 전지는 화합물?반도체보다 낮은 효율을 보이지만 제조단가가 낮다는 이점이 있어?태양광 발전용으로 주로 사용된다.Solar cell은 잘 깨져서 태양 전지에 직접 사용하진 않는다. Solar cell을 여러 장 묶어서 모듈을 만들어야 최종 제품이 된다. 모듈은 한 장당 400W가 출력된다. Solar cell 한 개는 10W 내이다. 높은 출력을 내기 위해 PV Module을 여러 장 연결시킨 게 PV array이다. 이번에 우리가 공부할 쟁점은 Solar cell을 다양하게 만들어내는 것이다. Solar cell은 여러 종류가 있는데 Si 태양전지, 화합물 광막 태양전지, Tandem 태양전지 등이 존재한다. 기존의 Si와 compound, 두 개 합쳐 만든 것이 Tandem 태양전지이다. 현재 시장에선 실리콘 태양전지가 95%의 비중을 차지한다.실리콘은 bulk type wafer 기반의 technology다. wafer는 길쭉한 실리콘 ingot을 잘라서 만들어진다. 실리콘 wafer는 Single crystal, Multicrystalline, Polycrystalline, Microcrystalline로 나뉘어진다. Single crystal은 규칙적인 배열을 가진 원자를 말하는 것으로 규칙성이 1개면 Single crystal, 2개로 나뉘면 Multicrystalline, 많이 나눠져 있으면 Polycrystaot은 Single crystal을 만드는 공정으로 Polycrystalline나 Multicrystalline을 만드려면 casting을 해야 한다. 액체를 부어서 굳힌 후 육면체를 잘라서 육각기둥 모양의 ingot를 만들어 Slice하면 뾰족한 모서리를 가진 다결정 실리콘 wafer가 만들어진다. Single crystal은 동그란 원형 모양을 가지는데 이런 Solar cell을 여러 개 연결하면 원형이기 때문에 빈 공간이 많이 생긴다. 그래서 이를 잘라내서 네모낳게 만들어 빈 공간을 줄여야 한다. 그래야 단위면적당 집어넣을 수 있는 태양전지 면적이 훨씬 커지기 때문이다. 가장자리가 잘려있으면 Single crystal, 뾰족하면 Polycrystalline이라고 한다. 즉, 모듈을 만들었을 때, 빈 공간이 있다면 Single crystal이고 빈 공간이 없으면 다결정이다.wafer를 가지고 오면 saw-doping-etching-coating-배선작업-edge로 그루빙을 파주고 cell test를 거쳐 Si cell를 만드는 공정 과정이 끝이 난다. Wafer Preparation 시, ingot을 자르는데 sawing으로 톱 흔적으로 스크레칭이 난다. 이 스크레칭을 제거하고 etching을 해 매끄러운 표면을 만들면 대리석 문양이 나온다. ingot을 만들 때, p형 ingot을 만드는 것이다. p형은 wafer 상태로 받아낸 것이고 그 위에 n타입만 붙이면 된다.그림에서 wafer 바로 윗부분이 n형이고 wafer부분이 p형인데 p형은 hole을 가진다. 이 hole보다 많은 electron을 집어넣으면 n형으로 바뀌게 된다. 그래서 p형의 일부만 electron을 잔뜩 넣는다. 실리콘보다 다원자가 많은 p, As과 같은 5족 원소을 실리콘에 집어넣으면 전자 한 개를 버리기 때문에 donor로 작용한다. p가 도핑된 지역은 electron이 많아져서 표면 영역이 n형으로 바뀐다. 포클게스를 가지고 온도를 높여준다면, 875도의 고온에서 증기에 노출시켜게 n형으로 도핑된 부분 위에 PSG가 덮히게 된다. 하지만 기본구조는 N형에 전극이 붙어야 하고 P형에 전극이 붙어야 한다. 전극 사이에 산화막이 끼면 안되기 때문에 PSG를 제거해 줘야 한다. 그래서 oxide etch를 해서 PSG를 제거한다. 그러면 P형과 N형이 붙어있는 조직을 만들 수 있다. 이 위에 Anti-reflection coating을 해준다. 빛이 들어오면 흡수해야 하는데 반사되어 날라갈 수 있어서 반사를 막아주는 막을 코팅해줘야 한다. 코팅해주면 대리석 모양이 선명히 안 보이는데 이는 반사가 덜 일어났다는 의미이다. 이까지 과정을 거치면 P형 위에 N형이 있고 그 위에 반사 방지막이 있는 구조가 된다. 그러고 위아래로 전극을 붙일 것이다. 태양이 있는 쪽엔 finger 모양으로 Ag를 생성시켜준다. 여전히 실버 전극은 N형 위에 있지만 방사 방지막이 막고 있다. 그래서 실버가 반사 방지막을 뚫고 N형과 실버가 바로 contact되도록 열처리하는데 이를 firing 공정이라고 한다. screen printing으로 매쉬에다가 일부분 끊어놓으면 실버가 그 부분으로 통과하여 그림을 그릴 수 있다. finger 타입으로 앞쪽에 프린트하고 뒤쪽은 태양광이랑 상관없기 때문에 전체 면적에 Full coverage를 해준다. 이때 알루미늄 사용하고, 전도성은 알루미늄보다 실버가 좋기 때문에 앞쪽은 실버를 쓰고 뒤쪽에는 알루미늄으로 덮어준다. 열처리를 하면 실버가 방사 방지막을 뚫고 N타입과 접촉한다. 하지만 문제가 있는데 뒷면은 전체를 다 바르고 앞쪽은 빛이 통과해야 해서 일부만 형성시키는데, 주의해야 할 점은 N형 전극은 N타입이랑 닿아야 하고 P형 전극은 P타입과 닿아야 한다는 것이다. N형이 N전극과 닿아있고 P형이 P형 전극으로 연결되어야 하기 때문에 표면에 N타입을 다 제거해준다. 이렇게 가장자리를 다 태워주면 태양전지가 완성이 된다. 그러면 이제 태양전지의 효율을 측정할 수 있다. 성능을 평가시 광원이 커야한다.태양전지의 성능 평가가 이번 태양전지 효율을 측정하는 환경을 표준화하는 것이다. 이를 위해 인공 태양을 사용해 1000W/m^2인 인공 광원, 실제 AMG1.5라는 지표면에 떨어지는 스펙트럼, 25도의 온도를 정확히 맞춰둬야 한다. 이것이 표준측정조건으로 standard test condition, STC라고 한다. 인공광원은 단위면적당 1000이 나와야 하고 전압에 따라 current을 읽어야 한다.실리콘 태양전지 제조방법을 설명했는데 태양전지는 p-n diode이다. 이는 두 개의 electrode를 뜻한다. 빛은 n타입으로 들어오고 p형이 빛을 흡수하는 흡수층으로 이용된다. n형은 window라고 부른다. 이는 빛을 통과시키고 물질 흐름은 막아주는 역할이다. n형도 흡수를 하는데 p형을 많이 흡수하게 하려면 n형을 얇게 만들어야한다. 기본구조가 p타입에 일부를 doping으로 n형으로 바꾼다. p타입은 두껍고 n형은 얇아야 한다. 그래야 빛이 많이 들어오기 때문이다. 세로가 finger, 가로가 Bus라 하며 후면은 빛과 상관없어서 전체 면적을 n형 전극으로 덮어준다. 반도체가 빛을 흡수하면 electron hole pair라는 EHP가 만들어진다. electron은 window쪽으로, hole은 흡수를 거쳐 back electrode로 간다. p형일 경우 전자농도가 작고 n형은 전자농도가 높기 때문에 n이 p보다 높아 Ec에 가까이 있다. Ef는 전자의 chemical potential이기 때문에 p-n접합을 만들면 Ef 페르름 준위가 같아서 밴드가 휘어져 에너지가 낮은 n타입으로 전자가 이동한다. 이렇게 자체 전기장이 만들어진다.빛에너지는 없고 열에너지만 있다고 가정하고 p-n접합을 특정 온도 t에 놔두면 전자는 힘에 의해 drift된다. 오른쪽으로 일어나면 drift가 일어나는 것, 왼쪽으로 일어나는 것은 diffusion가 일어나는 것이다. 전자 에너지를 높여주면 n타입에 마이너스가 걸려 불안해지기 때문에 diffusion이 증가한다. 밴드가 휘어져 있다면 오른쪽으로 힘을 받 것을 알 수 있었다. 여기다가 light energy를 추가한다면 훨씬 많은 EHP를 가지게 된다. 그래서 곡선이 아래쪽으로 shift하게 된다. 그렇다면 4사분면에 영역이 나타나는데 이 영역이 태양전지의 성능에 해당한다. 이 면적이 클수록 성능이 우수하다는 의미를 가진다. 이 면적을 측정하는 것이 우리 실험의 목적이다. 빛을 쪼이면 그래프의 전류절편은 Isc, 전압절편은 Voc가 나타난다. sc은 shorted circuit으로 단락상태(전압이 0)를 의미하고 oc는 open circuit으로 전류가 0인 것을 의미한다. 이로 만들어진 면적이 있는데 x축과 y축을 전부 곱하면 power가 되는데 이 power 그래프를 새로 그릴 수 있다. 이 power 곡선 중 power의 맥시멈 지점의 x축값*y축값을 구할 수 있다. 이 값에서 Isc *Voc를 나누어주면 fill factor가 된다. 효율은 Isc*Voc*fill factor로 구할 수 있다. fill factor가 최대가 된다면 곡선이 설텐데 이때 voc의 지점은 Rs, Isc 지점은 Rsh가 된다. Rsh는 무한대로 가고 Rs가 0이 될 것이다. fill factor가 나빠지는 이유는 Rsh, Rs가 원인임을 알 수 있다.3. 실험결과V _{oc}=0.57VJ _{sc}=35.11mA/cm^2FF= {P _{max}} over {V _{oc} TIMES I _{sc}} =` {5.678} over {0.567 TIMES 15.80096} =0.634`` RARROW `63.4(%)eta = {P _{max}} over {P _{IN put}} = {{5.678mW} over {0.45cm ^{2}}} over {100mW/cm ^{2}} =0.12617778=12.618(%)V _{oc}=0.588VJ _{sc}=36.3847mA/cm^2FF`=` {P _{max}} over {V _{oc} TIMES I _{sc}} = {5.977} over {0.588 TIMES 16.37311} =0.6208

공학/기술| 2021.09.30| 7페이지| 1,000원| 조회(292)

화공실험, 화공기초실험, 태양전지, 이차전지, 실리콘태양전지, 에너지실험, 배터리실..

미리보기

닫기
리튬이온이차전지 결과레포트 평가A+최고예요

결과 레포트실험 리튬이온 이차전지 제작________________________________________________________________________________________________________________________서론실험개요Graphite 슬러리( graphite 0.4g, PVDF 0.05g, carbon black 0.05g, NMP 3ml) 바이알 병에 넣은 후 교반한다.기판( Cu foil ) 위에 Doctor blading을 이용하여 슬러리를 도포 후 건조시킨다.전극 건조 후 적절한 크기 (16파이)로 자른다.Glove box 내에서 cell을 조립한다.조립한 cell들의 OCV를 측정한다.CV, 충방전 test를 진행한다.목적Graphite 슬러리를 제작해 Cu foil 위에 도포하여 전극을 만들고, 이를 이용해 cell를 조립하고 CV, 충방전 test를 진행해본다.필요성리튬이온전지의 작동 원리를 이해하고 이의 효율을 높이기 위한 방안을 고안해야 한다.리튬이온전지의 기본 이론을 습득하고, 이를 바탕으로 2차전지를 제작/평가함으로써 소재, 작동 원리, 2차전지 분석법, 전지의 특징 및 문제점 등을 이해한다.실험결과Cv그래프충방전 그래프충방전사이클 성능곡선실험결과분석 및 고찰그래프 분석우선 Cv 그래프를 보면 x축에 0부터 2까지 전압 차를 설정하고 전압을 줄인다면 0보다 낮게 내려간 환원 피크를 볼 수 있다. 이는 초당 0.5씩으로 전압을 빼면서 환원 반응이 일어나는 것이다. 적합한 전극을 만들었기 때문에 환원 피크가 생성된 것을 볼 수 있다. 여러 갈래로 갈라진 이유는 리튬 이온이 에노드로 삽입이 되면서 여러 가지 단계로 들어와 피크도 여러 개가 나타나는 것이다. 다시 0.5씩 전압을 가하면 0보다 높은 값을 가지는 산화 피크를 볼 수 있다. 산화 피크가 갈라진 이유 또한 그라파이트를 나갈 때 여러 단계로 나가거나 부반응이 일어나서 생긴 것이다. 리튬 이온이 밖으로 나오고 전자도 외부 회로 나오면서 리튬이 리산화 반응이 나타난다. 산화 피크는 0.2V , 환원 피크는 0.1V에서 나타나는데 이는 충방전 그래프에 비추어 볼 수 있다. 충방전 그래프에서 y축의 전압이 2에서 0으로 내려갈 때 환원반응이 일어난다. 2에서 0으로 내려가는 그래프를 볼 때 반응 중간에 직선과 같이 평평하게 나타나는 부분이 있는데 이를 가로선으로 그어서 볼 때, 환원 피크에 나타난 0.1v를 볼 수 있다. 반대로 전압을 0에서 2까지 가할 때 산화 반응이 일어나는데 여기서 평평한 부분에 가로축을 그어서 보면 산화 피크에서 나타난 0.2v가 되는 것을 확인해볼 수 있다.충방전사이클 성능곡선에서 x축의 cycle number는 cycle이 진행된 횟수이다. 왼편의 y축은 용량을 나타내고 오른편의 y축은 쿨롱 효율을 나타낸다. 이 그래프는 cycle이 진행될수록 용량이 어떻게 변화하는지를 나타나는 그래프이다. 그래프는 직선으로 유지되어야 좋은 결과 값이다. 쿨롱 효율은 100으로 유지되어야 가장 좋다. 리튬 이온이 들어온 만큼 다 나가야 효율이 좋게 나온다. 위 그래프에선 충전용량, 방전용량이 거의 직선으로 유지되는 걸 확인할 수 있고 쿨롱 효율 또한 초반 빼고는 100에 가까운 효율을 보여 잘 나온 결과를 확인해볼 수 있었다. 허나 4mg, 4.1mg 그래프 모두 cycle number가 0에서 5 사이일 때는 곡선 그래프의 방전 용량과 비교적 낮은 효율이 나온 것을 알 수 있다.실험 과정전극을 16파이로 자른다.분리막을 미리 전해질에 담궈놓는다.리튬 메탈을 자른다.Cap에 gasket를 끼운다두꺼운 spacer를 넣고 증착된 그라파이트가 위로 향하게 전극을 넣는다.전해질을 50마이크로l를 넣고 분리막을 넣어준다.다시 전해질을 넣은 후 리튬 메탈을 넣는다.얇은 spacer을 넣고 spring을 넣는다.Case를 덮어준 후 뒤집어서 클림퍼에 넣어준다.손잡이를 내리면서 cell을 압착시켜준다.질문Pvdf랑 카본블랙을 사용하는 이유- 슬러리를 잘 녹게 해주기 위해 그라파이트, Pvdf, 카본블랙을 는 금판의 전극 물질을 잘 녹게 해주는 역할을 한다. 카본블랙은 전도성을 향상시키기 위해 넣어준다.그라파이트보다 전기 전도성이 낮은 물질로 슬러리를 만들고자 할 때 pvdf랑 카본블랙 중에 무슨 비율을 높여야 할까?카본블랙의 비율을 높여야 한다. 카본블랙은 전도성을 높여주는 역할을 하기 때문이다. 반면, Pvdf는 전도성이 없기 때문에 최소량만 응집할 수 있게 해야한다.분리막을 전해질에 미리 담궈두는 이유분리막에 공기가 붙어있을 수 있어 분리막 안의 미세한 공기를 미리 빼주어 기공을 없애기 위해서이다.글로브 박스에서 셀을 조립하는 이유– 리튬 메탈을 꺼내두면 공기와 닿아 산화되기 때문에 제대로 된 실험이 이루어지지 않는다. 그래서 글로브 박스 안에서 셀을 조립하는 것이다. ( 즉, 리튬메탈과 전해질의 산화를 막기 위해서이다. 그래서 비활성기체인 아르곤을 넣은 글로브 박스를 사용한다.)CV curve에서 각 피크가 나타나는 이유초당 전압을 2에서 0으로 빼면서 환원 반응이 일어나는걸 확인할 수 있다. CV curve에서 각 피크가 나타나는 이유는 우리가 만든 그라파이트 전극이 리튬 이온에 적합하기 때문이다. 적합하지 않는다면 피크가 제대로 나타나지 않을 것이다. 초당 전압을 2에서 0으로 빼면 환원피크가 나타나는데 이는 여러 갈래로 갈라지는 것을 볼 수 있다. 왜냐하면 리튬 이온이 에노드로 삽입되면서 여러 길로 들어가기 때문이다. 반대로 초당 전압을 0에서 2로 0.5씩 가하면 산화피크가 나타난다. 원래 피크가 한 개로 나타나야 하는데 산화 피크도 갈라지는 것을 볼 수 있다. 이렇게 피크가 일정하지 않고 갈라진 이유는 리튬 이온이 그라파이트 전극으로 나갈 때 여러 통로로 나가기 때문이다. 혹은 반응에 있으면 안되는 부반응이 일어나서 그렇다.충, 방전 테스트에서 같은 조건에서 제작한 코인 셀의 성능이 차이 나는 이유- 충, 방전 테스트에서 같은 조건에서 제작한 코인 셀이라도 성능의 차이가 나타날 수 있다. 왜냐하면 전해질의 양이 영향을 미칠 수 있기 때문에 한 사만들더라도 다 다르게 나타난다.Half cell 제작 테스트 결과 음극 물질 Graphite의 이론 용량보다 작게 나온 이유전극을 만들어 무게를 측정할 때, 무게가 무겁거나 너무 작게 측정된다면 Graphite의 용량이 작게 나올 것이다. 그렇다면 실험 과정에서 전극의 무게가 적당한 양으로 측정되지 않았기 때문에 이론 용량보다 작게 나왔다고 예상된다. 또한, 전자 하나당 리튬 이온 하나가 반응하기 때문에 전류 밀도가 낮을수록 용량이 크게 나온다. 하지만 Half cell 제작 테스트 결과, 전류 밀도가 높게 나와 이론 용량보다 작은 용량이 나온 것으로 예상된다결론이번 실험은 리튬이온 이차전지를 만드는 실험이었다. 음극제는 구리 코일, 양극제는 알루미늄 코일을 사용하는데 이번 실험에서는 음극제 전극을 만들기 때문에 구리 코일을 사용했다. 전극 물질로 그라파이트를 증착시켜주기 위해 슬러리로 만들어야 한다. 슬러리는 만들기 위한 물질로 그라파이트, Pdvf ,카본블랙을 사용해주었다. 그라파이트 자체에도 전도성이 있지만 전도성 향상을 위해 카본블랙을 넣어준다. 물질들을 NMP용매에 잘 섞어준 뒤 구리 코일에 밀어 슬러리를 증착시킨 후 건조를 시켰다. 건조를 시키는 이유는 용매와 수분을 날려주기 위해서 이다. 이렇게 건조시킨 전극을 16파이로 잘라서 셀에 넣는 과정을 거쳤다.우선 Coin cell can에다가 gasket을 끼우고 spacer를 깔아준다. 이후 만들어준 전극을 넣고 전해질-분리막-전해질 순으로 넣은 뒤 그 위에 리튬 메탈을 올린다. 리튬 메탈은 꺼내두면 산화돼서 못쓰기 때문에 글로브 박스에서 셀을 조립해주었다. 리튬 메탈 위에 spring를 넣고 뚜껑을 닫아주고 클림버에 넣어 압력을 가해 압착시키면 셀이 완성된다. 이 과정에서 제대로 압착시켜 셀을 만들지 않으면 결과를 측정할 수 없음을 유의해야 했다. 셀에 넣은 리튬 메탈은 캐쏘드를 대신해 넣어준 것이다. 분리막에 전해질은 기공을 없애기 위해 미리 넣어주어야 한다. 분리막은 gf물질을 사용했다. Gf 께에 따라 종류가 다른데 실험에서 GFA를 사용했다. 왜냐하면 두께가 얇고 리튬 이온이 충분히 탈 삽입이 가능했기 때문이다. Spring은 부피를 최소화하고 전극끼리 잘 압착해주기 위해 넣어주는 역할을 한다. Spacer을 두 번 넣은 이유는 하나만 넣어서 압착이 잘 안되기 때문에 두 개를 넣는다. 실험에서 사용된 두 개의 spacer의 두께는 달랐다. 왜냐하면 spacer가 너무 두꺼우면 셀이 잘 안 닫히기 때문에 하나는 얇은 두께의 spacer를 사용하였다. 이렇게 만든 셀로 결과를 측정해 그래프로 확인해보았다.리튬이온이차전지는 전해질 사이로 리튬 이온이 이동하며 충전 방전이 일어난다. 리튬 이온이 에노드로 가는 것이 충전이고 전자는 외부회로를 이동해 이동한다. 전극은 에노드 전극을 만들었다. 리튬 메탈과 에노드 사이에서 리튬 이온이 탈삽입이 되며 충방전이 된다.이론용량은 372mAh/g이 나온다. 전극을 만들 때, 무게를 측정한 이유가 무게가 무거워질수록 용량이 내려가기 때문이다. 그렇다면 무게를 최대한 작게 해서 전극을 만드는 게 좋지 않을까 생각도 해봤다. 하지만 너무 작은 무게의 전극을 만든다면 cycle이 진행될수록 용량이 급격히 감소하기 때문에 적당한 양의 전극을 증착해야 한다. 또한, 전자 하나당 리튬 이온 하나가 반응하기 때문에 전류 밀도가 낮을수록 용량이 크게 나타나는 것을 알 수 있었다. 충방전싸이클성능곡선에선 직선의 그래프가 나타나야 한다. 허나 위에 첨부한 4.0mg, 4.1mg 그래프에선 초반에 곡선형의 그래프가 나타났었고 실제 실험을 통해 얻은 충방전싸이클성능곡선에서도 전체적으로 직선이 아닌 곡선형의 그래프가 나타났다. 이는 리튬 이온이 그라파이트에 삽입될 때 네 단계로 들어오면서 리튬 이온이 더 많이 들어와 용량이 증가했기 때문이다. 또한, cycle이 진행될수록 길을 만들기 때문에 용량이 증가해 곡선의 그래프가 나타난 것이다. 변화가 큰 이유는 슬러리를 만들 때, 분산이 제대로 안되거나 구리를 밀 때 고르지 못하게 밀어서 변화가.

공학/기술| 2021.09.30| 8페이지| 2,000원| 조회(1,783)

화공실험, 화공기초실험, 이차전지, 리튬이온전지, 리튬이온배터리, 리튬이온이차전지, 에너지실험

미리보기

닫기